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JP2024046406A - Temperature measurement device and temperature measurement method - Google Patents

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JP2024046406A JP2022151779A JP2022151779A JP2024046406A JP 2024046406 A JP2024046406 A JP 2024046406A JP 2022151779 A JP2022151779 A JP 2022151779A JP 2022151779 A JP2022151779 A JP 2022151779A JP 2024046406 A JP2024046406 A JP 2024046406A
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optical fiber
scattered light
temperature
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detection optical
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JP2022151779A
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翔太 櫻井
Shota Sakurai
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

To provide a temperature measurement device capable of properly measuring the temperature of a target object in a vacuum container.SOLUTION: A temperature measurement device (100) is provided, comprising: a fiber scope (3) comprising an irradiation optical fiber (31) and detection optical fiber (32) that are bundled together and configured to be deformable to cause tip surfaces of the irradiation optical fiber and the detection optical fiber to face a target object (2); and a computation unit (62) configured to compute the temperature of the target object on the basis of scattered light detected by the detection optical fiber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、温度測定装置および温度測定方法に関する。 The present invention relates to a temperature measurement device and a temperature measurement method.

従来、真空容器内にある対象物に光を照射したときの当該対象物からの散乱光に基づき、対象物の温度を測定する方法が知られている。例えば、特許文献1には、真空容器内にある対象物の表面温度を該真空容器外に設置した放射温度計で透明窓を介して測定する方法が開示されている。また、特許文献2には、光路体を通して処理室の内側と外側の間で光の導出入を行うことで、処理対象基板の温度測定を行う方法が開示されている。 Conventionally, there is known a method for measuring the temperature of an object placed in a vacuum vessel based on the scattered light from the object when the object is irradiated with light. For example, Patent Document 1 discloses a method for measuring the surface temperature of an object placed in a vacuum vessel through a transparent window using a radiation thermometer installed outside the vacuum vessel. Patent Document 2 discloses a method for measuring the temperature of a substrate to be processed by introducing light in and out of the processing chamber through an optical path.

特開平4-127025号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-127025 特開2003-031634号公報JP 2003-031634 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、透明窓を介して対象物からの散乱光を検出している。そのため、当該散乱光の強度は、透明窓を通過する際に減衰する。このような減衰を補正するために、真空容器内に配置された参照熱源を用いて透明窓による光の減衰率を別途計算する必要がある。すなわち、透明窓を介して対象物の表面温度を測定する方法では、透明窓による光の減衰率を考慮する必要がある。また、透明窓から死角となる位置にある対象物の温度測定は困難である。 However, in the method described in Patent Document 1, scattered light from the object is detected through a transparent window. Therefore, the intensity of the scattered light is attenuated when passing through the transparent window. In order to correct for such attenuation, it is necessary to separately calculate the attenuation rate of light through the transparent window using a reference heat source placed inside the vacuum vessel. In other words, in the method of measuring the surface temperature of an object through a transparent window, it is necessary to take into account the attenuation rate of light through the transparent window. In addition, it is difficult to measure the temperature of an object located in a blind spot from the transparent window.

また、特許文献2に記載の方法では、光路体は処理室に対して固定されている。そのため、光路体を通して導入された光の照射方向を調整することができない。 Furthermore, in the method described in Patent Document 2, the optical path body is fixed to the processing chamber. Therefore, it is not possible to adjust the irradiation direction of the light introduced through the optical path body.

本発明の一態様は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、真空容器内の対象物の温度を適切に測定できる温度測定装置を提供することにある。 One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a temperature measuring device that can appropriately measure the temperature of an object within a vacuum container.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る温度測定装置は、真空容器の内部に導入される温度測定装置であって、前記真空容器内に存在する対象物に向けてレーザ光を照射する照射用光ファイバーと、前記対象物に照射されたレーザ光の散乱光を検出する検出用光ファイバーと、が束ねられ、前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面が前記対象物に対向するように変形可能であるファイバースコープと、前記検出用光ファイバーが検出した散乱光に基づき、前記対象物の温度を算出する算出部と、を備える。 In order to solve the above problems, a temperature measuring device according to one aspect of the present invention is a temperature measuring device that is introduced into a vacuum container, and which emits a laser beam toward an object existing in the vacuum container. An irradiation optical fiber that irradiates the object and a detection optical fiber that detects the scattered light of the laser beam irradiated to the object are bundled together, and the tip surfaces of the irradiation optical fiber and the detection optical fiber face the object. The present invention includes a fiber scope that can be deformed to do so, and a calculation unit that calculates the temperature of the object based on the scattered light detected by the detection optical fiber.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る温度測定方法は、真空容器の内部に照射用光ファイバーと検出用光ファイバーとが束ねられたファイバースコープを導入する導入ステップと、前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面が対象物に対向するように前記ファイバースコープを変形させる変形ステップと、前記照射用光ファイバーを介して、前記真空容器内に存在する前記対象物に向けてレーザ光を照射する照射ステップと、前記検出用光ファイバーを介して、前記対象物に照射されたレーザ光の散乱光を検出する検出ステップと、前記検出用光ファイバーが検出した散乱光に基づき、前記対象物の温度を算出する算出ステップと、を含む。 In order to solve the above problems, a temperature measurement method according to one aspect of the present invention includes an introduction step of introducing a fiberscope in which an illumination optical fiber and a detection optical fiber are bundled into a vacuum vessel, a deformation step of deforming the fiberscope so that the tip faces of the illumination optical fiber and the detection optical fiber face an object, an irradiation step of irradiating a laser beam via the illumination optical fiber toward the object present in the vacuum vessel, a detection step of detecting scattered light of the laser beam irradiated to the object via the detection optical fiber, and a calculation step of calculating the temperature of the object based on the scattered light detected by the detection optical fiber.

本発明の一態様によれば、真空容器内の対象物の温度を適切に測定できる。 According to one aspect of the present invention, the temperature of an object within a vacuum container can be appropriately measured.

本発明の一実施形態に係る温度測定システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a temperature measurement system according to an embodiment of the present invention. 上記温度測定システムにおける対象物の位置に応じて変形可能であるファイバースコープを示す図である。FIG. 2 shows a fiberscope that can be deformed depending on the position of an object in the temperature measurement system. 上記温度測定システムにおける検出器が検出した散乱光のスペクトルを示すグラフである。4 is a graph showing a spectrum of scattered light detected by a detector in the above temperature measurement system. 本発明の変形例に係る温度測定システムの概略構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a temperature measurement system according to a modified example of the present invention.

〔実施形態1〕
図1は、本発明の一実施形態に係る温度測定システム1000の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、温度測定システム1000は、真空容器1と温度測定装置100とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a temperature measurement system 1000 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a temperature measurement system 1000 includes a vacuum container 1 and a temperature measurement device 100.

真空容器1は、温度測定装置100の測定対象としての対象物2を内部に備える容器である。真空容器1は、例えば、真空バルブである。この場合、温度測定装置100は、例えば、真空バルブ内の接点の表面温度を測定する。 The vacuum vessel 1 is a vessel that has an object 2 therein as a measurement target of the temperature measuring device 100. The vacuum vessel 1 is, for example, a vacuum valve. In this case, the temperature measuring device 100 measures, for example, the surface temperature of a contact point in the vacuum valve.

真空容器1の壁面には、フィードスルー11と、観測窓12と、真空引きポート13とが設けられている。フィードスルー11は、後述するファイバースコープ3を挿通するための貫通孔である。ユーザは、観測窓12を介して、真空容器1内の対象物2の位置を確認する。真空容器1の内部は、真空引きポート13により所定の真空度に保たれる。 A feedthrough 11, an observation window 12, and a vacuum port 13 are provided on the wall of the vacuum container 1. The feedthrough 11 is a through hole through which a fiber scope 3, which will be described later, is inserted. The user confirms the position of the object 2 inside the vacuum container 1 through the observation window 12. The interior of the vacuum container 1 is maintained at a predetermined degree of vacuum by a vacuum port 13.

温度測定装置100は、ファイバースコープ3と、レーザ発振器4と、分光器5と、検出器6とを備える。温度測定装置100は、部分的に真空容器1の内部に導入され、真空容器1内に設けられた対象物2の温度を測定する。なお、レーザ発振器4、分光器5、および検出器6としては、公知のものを利用できるので、その詳細は省略する。 The temperature measuring device 100 includes a fiber scope 3, a laser oscillator 4, a spectrometer 5, and a detector 6. Temperature measuring device 100 is partially introduced into vacuum container 1 and measures the temperature of object 2 provided within vacuum container 1 . Note that as the laser oscillator 4, the spectrometer 5, and the detector 6, known ones can be used, so the details thereof will be omitted.

ファイバースコープ3は、照射用光ファイバー31と検出用光ファイバー32とが一体的に束ねられた器具である。照射用光ファイバー31および検出用光ファイバー32は、直線状に伸びており、並列して配置される。ファイバースコープ3は、フィードスルー11を介して真空容器1の内部に挿通される。以下、ファイバースコープ3における挿入方向側(真空容器1内)の端面を先端面と称する。 The fiber scope 3 is an instrument in which an irradiation optical fiber 31 and a detection optical fiber 32 are bundled together. The irradiation optical fiber 31 and the detection optical fiber 32 extend linearly and are arranged in parallel. The fiberscope 3 is inserted into the vacuum container 1 via the feedthrough 11. Hereinafter, the end surface of the fiber scope 3 on the insertion direction side (inside the vacuum vessel 1) will be referred to as the tip surface.

照射用光ファイバー31は、真空容器1内に存在する対象物2に向けてレーザ光を照射する。照射用光ファイバー31の基端部は、レーザ発振器4と光学的に接続される。また、照射用光ファイバー31の先端面は、対象物2に対向する。これにより、レーザ発振器4において生成されたレーザ光は、照射用光ファイバー31を介して真空容器1内の対象物2に照射される。 The irradiation optical fiber 31 irradiates the laser light toward the object 2 present in the vacuum vessel 1. The base end of the irradiation optical fiber 31 is optically connected to the laser oscillator 4. The tip surface of the irradiation optical fiber 31 faces the object 2. As a result, the laser light generated in the laser oscillator 4 is irradiated to the object 2 in the vacuum vessel 1 via the irradiation optical fiber 31.

検出用光ファイバー32は、対象物2に照射されたレーザ光の散乱光を検出器6に伝える。検出用光ファイバー32の先端面は、対象物2に対向する。また、照射用光ファイバー31の基端部は、分光器5を介して検出器6と光学的に接続される。これにより、対象物2からの散乱光は、検出用光ファイバー32の先端部に入射し、検出用光ファイバー32を介して検出器6に入射される。 The detection optical fiber 32 transmits the scattered light of the laser light irradiated on the object 2 to the detector 6. The tip surface of the detection optical fiber 32 faces the object 2. The base end of the irradiation optical fiber 31 is optically connected to the detector 6 via the spectroscope 5. As a result, the scattered light from the object 2 is incident on the tip of the detection optical fiber 32 and is incident on the detector 6 via the detection optical fiber 32.

ファイバースコープ3は、照射用光ファイバー31および検出用光ファイバー32の先端面が対象物2に対向するように変形可能である。詳細には、ファイバースコープ3は、照射用光ファイバー31および検出用光ファイバー32の先端面の向きが、ファイバースコープ3が真空容器1に挿入される向き(挿入方向)に対して傾くように変形可能である。すなわち、ファイバースコープ3は、照射用光ファイバー31から照射されるレーザ光の照射方向を調整することができる。例えば、ファイバースコープ3は、ファイバースコープ3の先端面から約20mmの位置において湾曲可能な湾曲部を有する。湾曲部を湾曲させることにより、照射用光ファイバー31および検出用光ファイバー32の先端面の向きを挿入方向に対して、例えば90°まで傾けることができる。すなわち、ファイバースコープ3の先端部の可動範囲を180°とすることができる。これにより、温度測定装置100は、真空容器1内の様々な位置に存在する複数の対象物2に対して温度測定が可能である。 The fiberscope 3 can be deformed so that the tip surfaces of the irradiation optical fiber 31 and the detection optical fiber 32 face the object 2. In detail, the fiberscope 3 can be deformed so that the direction of the tip surfaces of the irradiation optical fiber 31 and the detection optical fiber 32 is tilted with respect to the direction in which the fiberscope 3 is inserted into the vacuum vessel 1 (insertion direction). That is, the fiberscope 3 can adjust the irradiation direction of the laser light irradiated from the irradiation optical fiber 31. For example, the fiberscope 3 has a bending portion that can be bent at a position about 20 mm from the tip surface of the fiberscope 3. By bending the bending portion, the direction of the tip surfaces of the irradiation optical fiber 31 and the detection optical fiber 32 can be tilted, for example, up to 90° with respect to the insertion direction. That is, the movable range of the tip of the fiberscope 3 can be set to 180°. As a result, the temperature measuring device 100 can measure the temperature of multiple objects 2 present at various positions in the vacuum vessel 1.

ファイバースコープ3は、基端部において操作部33をさらに備えてもよい。操作部33は、ユーザによるファイバースコープ3の変形操作を受け付ける部材である。操作部33が当該変形操作を受け付けると、例えばファイバースコープ3の湾曲部が変形操作に応じた方向に湾曲する。操作部33は、例えば操作ボタンまたは操作ダイヤル等である。 The fiberscope 3 may further include an operating section 33 at the base end. The operation unit 33 is a member that accepts a user's operation to transform the fiberscope 3. When the operation unit 33 receives the deformation operation, for example, the bending portion of the fiber scope 3 is bent in the direction corresponding to the deformation operation. The operation unit 33 is, for example, an operation button or an operation dial.

レーザ発振器4は、所定の波長のレーザ光を出射する。該レーザ光は、照射用光ファイバー31を介して真空容器1内の対象物2に伝わる。 Laser oscillator 4 emits laser light of a predetermined wavelength. The laser light is transmitted to the object 2 in the vacuum container 1 via the irradiation optical fiber 31.

分光器5は、検出用光ファイバー32から入射した光を異なる波長ごとの成分に分解する(分光する)。分光器5は、分光された光を検出器6に出射する。 The spectrometer 5 separates (disperses) the light incident from the detection optical fiber 32 into components of different wavelengths. The spectrometer 5 emits the dispersed light to the detector 6.

検出器6は、取得部61と算出部62とを備える。取得部61は、分光器5によって分光された光を受光して電圧信号に変換する。取得部61は、当該電圧信号を分光データ(スペクトルデータ)として算出部62に出力する。算出部62は、検出用光ファイバー32が検出した散乱光に基づき、対象物2の温度を算出する。具体的には、算出部62は、検出用光ファイバー32が検出した散乱光(取得部61から入力された分光データ)におけるストークス散乱光とアンチストークス散乱光との強度比から対象物2の温度を算出する。対象物2の温度の具体的な算出方法については、図3を参照し後述する。 The detector 6 includes an acquisition section 61 and a calculation section 62. The acquisition unit 61 receives the light separated by the spectrometer 5 and converts it into a voltage signal. The acquisition unit 61 outputs the voltage signal to the calculation unit 62 as spectral data. The calculation unit 62 calculates the temperature of the object 2 based on the scattered light detected by the detection optical fiber 32. Specifically, the calculation unit 62 calculates the temperature of the object 2 from the intensity ratio of Stokes scattered light and anti-Stokes scattered light in the scattered light detected by the detection optical fiber 32 (spectral data input from the acquisition unit 61). calculate. A specific method for calculating the temperature of the object 2 will be described later with reference to FIG.

なお、図1では、温度測定装置100が1つのファイバースコープ3を備え、当該1つのファイバースコープ3が真空容器1に設けられた構成を示した。しかしながら、温度測定装置100は、複数のファイバースコープ3を備え、当該複数のファイバースコープ3が真空容器1に設けられてもよい。 Note that FIG. 1 shows a configuration in which the temperature measuring device 100 includes one fiberscope 3, and the one fiberscope 3 is provided in the vacuum vessel 1. However, the temperature measuring device 100 may include multiple fiberscopes 3, and the multiple fiberscopes 3 may be provided in the vacuum vessel 1.

図2は、対象物2の位置に応じて変形可能であるファイバースコープ3を示す図である。図2では、一例として、フィードスルー11から見て上方に位置する対象物21と、フィードスルー11から見て正面に位置する対象物22と、フィードスルー11から見て下方に位置する対象物23とが真空容器1内に存在する場合を示している。なお、図2において、対象物2およびファイバースコープ3以外の部材は図示を省略している。 FIG. 2 is a diagram showing a fiberscope 3 that can be deformed depending on the position of the object 2. As shown in FIG. In FIG. 2, as an example, an object 21 located above when viewed from the feedthrough 11, an object 22 located in front when viewed from the feedthrough 11, and an object 23 located below when viewed from the feedthrough 11. This shows the case where the two exist in the vacuum container 1. Note that in FIG. 2, members other than the object 2 and the fiber scope 3 are not shown.

図2の符号2Aは、湾曲部34が湾曲していない状態のファイバースコープ3を示す。図2の符号2Bは、湾曲部34が上方に湾曲している状態のファイバースコープ3を示す。 Reference numeral 2A in FIG. 2 indicates a fiberscope 3 in a state in which the bending portion 34 is not bent. Reference numeral 2B in FIG. 2 indicates a fiberscope 3 in a state in which the bending portion 34 is bent upward.

図2の符号2Aに示すように、湾曲部34が湾曲しない場合、ファイバースコープ3は、挿入方向に沿って真っ直ぐな状態となる。これにより、照射用光ファイバー31の先端面31aおよび検出用光ファイバー32の先端面32a(以下、単に先端面31a,32aと称する)は、対象物22に対向することができる。 As shown by reference symbol 2A in FIG. 2, when the bending portion 34 is not bent, the fiberscope 3 is in a straight state along the insertion direction. This allows the tip surface 31a of the illumination optical fiber 31 and the tip surface 32a of the detection optical fiber 32 (hereinafter simply referred to as tip surfaces 31a and 32a) to face the object 22.

また、図2の符号2Bに示すように、湾曲部34が上方に湾曲する場合、ファイバースコープ3は、その先端部が挿入方向に対して上方に90°傾いた状態となる。これにより、先端面31a,32aは、対象物21にも対向することができる。 Further, as shown by reference numeral 2B in FIG. 2, when the bending section 34 curves upward, the fiberscope 3 has its distal end section tilted upward at 90 degrees with respect to the insertion direction. Thereby, the tip surfaces 31a and 32a can also face the object 21.

同様に、図示していないが、湾曲部34が下方に湾曲する場合、ファイバースコープ3は、その先端部が挿入方向に対して下方に90°傾いた状態となる。これにより、先端面31a,32aは、対象物23にも対向することができる。 Similarly, although not shown, when the bending portion 34 is bent downward, the tip of the fiberscope 3 is tilted downward by 90° relative to the insertion direction. This allows the tip surfaces 31a and 32a to face the object 23 as well.

以上のように、湾曲部34が各対象物2の位置に応じた方向に湾曲することにより、先端面31a,32aは、当該対象物2に対向することができる。これにより、ファイバースコープ3は、真空容器1内の各対象物2に対してレーザ光を照射し、当該対象物2からの散乱光を検出することができる。したがって、温度測定装置100は、真空容器内の複数の対象物に対して温度測定が可能となる。 As described above, the curved portion 34 curves in a direction according to the position of each object 2, so that the tip surfaces 31a, 32a can face the object 2. This allows the fiberscope 3 to irradiate laser light to each object 2 in the vacuum vessel 1 and detect scattered light from the object 2. Therefore, the temperature measuring device 100 can measure the temperature of multiple objects in the vacuum vessel.

図3は、検出器6が検出した散乱光のスペクトルを示すグラフである。図3に示すように、対象物2に波長λ0を有するレーザ光を照射したときに得られる散乱光は、当該レーザ光と同じ波長λ0を有するレイリー散乱光に加え、当該レーザ光と異なる波長を有するラマン散乱光を含む。ラマン散乱光は、レーザ光の波長λ0より長い波長λsを有するストークス散乱光と、レーザ光の波長λ0より短い波長λαsを有するアンチストークス散乱光とを含む。 Figure 3 is a graph showing the spectrum of scattered light detected by detector 6. As shown in Figure 3, the scattered light obtained when laser light having a wavelength λ0 is irradiated onto object 2 includes Rayleigh scattered light having the same wavelength λ0 as the laser light, as well as Raman scattered light having a different wavelength from the laser light. The Raman scattered light includes Stokes scattered light having a wavelength λs longer than the wavelength λ0 of the laser light, and anti-Stokes scattered light having a wavelength λαs shorter than the wavelength λ0 of the laser light.

ここで、検出器6が検出した散乱光のスペクトルにおけるストークス散乱光とアンチストークス散乱光との強度比は、レーザ光の波長λ0と対象物2の組成とが決まれば、対象物2の温度のみに依存することが分かっている。したがって、温度測定装置100は、検出器6が検出した散乱光のスペクトルにおけるストークス散乱光とアンチストークス散乱光との強度比から対象物2の温度を算出することができる。 Here, it is known that the intensity ratio between Stokes scattered light and anti-Stokes scattered light in the spectrum of scattered light detected by detector 6 depends only on the temperature of object 2, once the wavelength λ0 of the laser light and the composition of object 2 are determined. Therefore, temperature measuring device 100 can calculate the temperature of object 2 from the intensity ratio between Stokes scattered light and anti-Stokes scattered light in the spectrum of scattered light detected by detector 6.

(作用効果)
上記構成によれば、温度測定装置100は、真空容器1の内部に導入されるファイバースコープ3を介して対象物2からの散乱光を検出する。そのため、真空容器に設けられた透明窓を介して対象物からの散乱光を検出する場合と比較し、透明窓の透過率による散乱光の減衰率を考慮する必要がなく、温度測定の精度を上げることができる。
(effect)
According to the above configuration, the temperature measuring device 100 detects scattered light from the object 2 via the fiber scope 3 introduced into the vacuum container 1 . Therefore, compared to detecting scattered light from an object through a transparent window installed in a vacuum container, there is no need to consider the attenuation rate of scattered light due to the transmittance of the transparent window, which improves the accuracy of temperature measurement. can be raised.

また、ファイバースコープ3は、照射用光ファイバー31および検出用光ファイバー32の先端面が対象物2に対向するように変形可能である。そのため、温度測定装置100は、真空容器1内の様々な位置に存在する複数の対象物2に対して温度測定が可能である。例えば、真空容器1に設けられた透明窓を介して対象物からの散乱光を検出する場合において透明窓から死角となる位置にあるような対象物2についても、ファイバースコープ3を当該対象物2の位置に応じて変形させることで温度測定が可能となる。また、真空容器1内の構造が複雑であっても、当該構造に合わせてファイバースコープを変形させることにより、所望の対象物に対して温度測定が可能となる。 Furthermore, the fiberscope 3 can be deformed so that the tip surfaces of the irradiation optical fiber 31 and the detection optical fiber 32 face the object 2. Therefore, the temperature measuring device 100 can measure the temperature of multiple objects 2 located at various positions within the vacuum vessel 1. For example, when detecting scattered light from an object through a transparent window provided in the vacuum vessel 1, it is possible to measure the temperature of an object 2 located in a blind spot from the transparent window by deforming the fiberscope 3 according to the position of the object 2. Furthermore, even if the structure inside the vacuum vessel 1 is complex, it is possible to measure the temperature of the desired object by deforming the fiberscope to match the structure.

〔変形例〕
図4は、本発明の変形例に係る温度測定システム1000Aの概略構成を示すブロック図である。図4に示すように、温度測定システム1000Aは、真空容器1と温度測定装置100Aとを備える。温度測定装置100Aは、ファイバースコープ3に代えてファイバースコープ3Aを備える点で、温度測定装置100と相違する。また、温度測定装置100Aは、撮像装置7をさらに備える。
[Modifications]
Fig. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a temperature measurement system 1000A according to a modified example of the present invention. As shown in Fig. 4, the temperature measurement system 1000A includes a vacuum vessel 1 and a temperature measurement device 100A. The temperature measurement device 100A differs from the temperature measurement device 100 in that the temperature measurement device 100A includes a fiberscope 3A instead of the fiberscope 3. The temperature measurement device 100A further includes an imaging device 7.

ファイバースコープ3Aは、照射用光ファイバー31および検出用光ファイバー32に加えて、撮像用光ファイバー35をさらに備える。撮像用光ファイバー35は、対象物の散乱光を撮像装置7に伝える。撮像用光ファイバー35の先端面は、対象物2に対向する。また、撮像用光ファイバー35の基端部は、撮像装置7と光学的に接続される。 The fiberscope 3A further includes an imaging optical fiber 35 in addition to the illumination optical fiber 31 and the detection optical fiber 32. The imaging optical fiber 35 transmits scattered light from the object to the imaging device 7. The tip surface of the imaging optical fiber 35 faces the object 2. The base end of the imaging optical fiber 35 is optically connected to the imaging device 7.

撮像用光ファイバー35は、例えば複数の光ファイバーを束ねたバンドルファイバである。撮像用光ファイバー35の先端面には、レンズが設けられていてもよい。これにより、対象物2の散乱光は、複数の光ファイバーを介して、撮像装置7に入射される。 The imaging optical fiber 35 is, for example, a bundle fiber in which multiple optical fibers are bundled together. A lens may be provided on the tip surface of the imaging optical fiber 35. As a result, the scattered light from the object 2 is incident on the imaging device 7 via the multiple optical fibers.

撮像装置7は、対象物の散乱光を受光する装置である。撮像装置7は、撮像用光ファイバー35の複数の光ファイバーから入射される光に基づき、真空容器1の内部を撮像した撮像データを生成する。ユーザは当該撮像データに基づき、観測窓12から死角となる位置にある対象物2の位置についても確認することができる。なお、撮像装置7としては、公知のものを利用できるので、その詳細は省略する。 The imaging device 7 is a device that receives scattered light from an object. The imaging device 7 generates imaging data of an image of the inside of the vacuum container 1 based on light incident from a plurality of optical fibers of the imaging optical fiber 35. Based on the imaging data, the user can also confirm the position of the object 2 located in the blind spot from the observation window 12. Note that as the imaging device 7, a known device can be used, so the details thereof will be omitted.

(付記事項)
温度測定装置100,100Aは、真空容器1と一体となって構成されていてもよいし、真空容器1に対して着脱可能であってもよい。例えば、温度測定装置100,100Aは、実験室内の真空容器1と一体となって構成されていてもよい。または、温度測定装置100,100Aは、現場で作成された真空環境に適宜適用されてもよい。
(まとめ)
本発明の態様1に係る温度測定装置は、真空容器の内部に導入される温度測定装置であって、前記真空容器内に存在する対象物に向けてレーザ光を照射する照射用光ファイバーと、前記対象物に照射されたレーザ光の散乱光を検出する検出用光ファイバーと、が束ねられ、前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面が前記対象物に対向するように変形可能であるファイバースコープと、前記検出用光ファイバーが検出した散乱光に基づき、前記対象物の温度を算出する算出部と、を備える。
(Additional notes)
The temperature measuring devices 100 and 100A may be configured integrally with the vacuum container 1, or may be detachable from the vacuum container 1. For example, the temperature measuring devices 100, 100A may be configured integrally with the vacuum container 1 in the laboratory. Alternatively, the temperature measuring devices 100, 100A may be applied appropriately to a vacuum environment created on site.
(summary)
A temperature measuring device according to aspect 1 of the present invention is a temperature measuring device introduced into the inside of a vacuum container, and includes an irradiation optical fiber that irradiates a laser beam toward an object present in the vacuum container; a detection optical fiber for detecting scattered light of a laser beam irradiated onto a target object; and a fiberscope that is bundled together and is deformable so that the tip surfaces of the irradiation optical fiber and the detection optical fiber face the target object. and a calculation unit that calculates the temperature of the object based on the scattered light detected by the detection optical fiber.

本発明の態様2に係るファイバースコープは、上記態様1において、前記前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面の向きが、前記ファイバースコープが前記真空容器に挿入される向きに対して傾くように変形可能である。 The fiberscope according to aspect 2 of the present invention is the same as in aspect 1 above, but is deformable so that the tip faces of the illumination optical fiber and the detection optical fiber are tilted relative to the direction in which the fiberscope is inserted into the vacuum vessel.

本発明の態様3に係る温度測定装置は、上記態様1または2において、前記対象物の散乱光を受光する撮像装置をさらに備える。 The temperature measuring device according to aspect 3 of the present invention, in aspect 1 or 2 above, further includes an imaging device that receives scattered light from the object.

本発明の態様4に係る算出部は、上記態様1から3において、前記検出用光ファイバーが検出した散乱光におけるストークス散乱光とアンチストークス散乱光との強度比から前記対象物の温度を算出する。 The calculation unit according to aspect 4 of the present invention calculates the temperature of the object from the intensity ratio of Stokes scattered light and anti-Stokes scattered light in the scattered light detected by the detection optical fiber in the above aspects 1 to 3.

本発明の態様5に係る温度測定方法は、真空容器の内部に照射用光ファイバーと検出用光ファイバーとが束ねられたファイバースコープを導入する導入ステップと、前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面が対象物に対向するように前記ファイバースコープを変形させる変形ステップと、前記照射用光ファイバーを介して、前記真空容器内に存在する前記対象物に向けてレーザ光を照射する照射ステップと、前記検出用光ファイバーを介して、前記対象物に照射されたレーザ光の散乱光を検出する検出ステップと、前記検出用光ファイバーが検出した散乱光に基づき、前記対象物の温度を算出する算出ステップと、を含む。 A temperature measuring method according to aspect 5 of the present invention includes an introduction step of introducing a fiber scope in which an irradiation optical fiber and a detection optical fiber are bundled into a vacuum container, and a tip surface of the irradiation optical fiber and the detection optical fiber. a deformation step of deforming the fiberscope so that it faces the target object, an irradiation step of irradiating a laser beam toward the target object present in the vacuum container via the irradiation optical fiber, and the detection step. a detection step of detecting scattered light of a laser beam irradiated to the target object via a detection optical fiber; and a calculation step of calculating the temperature of the target object based on the scattered light detected by the detection optical fiber. include.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. are also included within the technical scope of the present invention.

1 真空容器
2 対象物
3 ファイバースコープ
6 検出器
7 撮像装置
31 照射用光ファイバー
32 検出用光ファイバー
61 取得部
62 算出部
100 温度測定装置
1000 温度測定システム
1 Vacuum container 2 Object 3 Fiberscope 6 Detector 7 Imaging device 31 Optical fiber for irradiation 32 Optical fiber for detection 61 Acquisition unit 62 Calculation unit 100 Temperature measurement device 1000 Temperature measurement system

Claims (5)

真空容器の内部に導入される温度測定装置であって、
前記真空容器内に存在する対象物に向けてレーザ光を照射する照射用光ファイバーと、前記対象物に照射されたレーザ光の散乱光を検出する検出用光ファイバーと、が束ねられ、前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面が前記対象物に対向するように変形可能であるファイバースコープと、
前記検出用光ファイバーが検出した散乱光に基づき、前記対象物の温度を算出する算出部と、を備える、温度測定装置。
A temperature measuring device introduced into the inside of a vacuum container,
An irradiation optical fiber that irradiates a laser beam toward an object present in the vacuum container and a detection optical fiber that detects scattered light of the laser beam irradiated to the object are bundled together, and the irradiation optical fiber and a fiberscope, in which the distal end surface of the detection optical fiber is deformable so as to face the object;
A temperature measurement device, comprising: a calculation unit that calculates the temperature of the object based on the scattered light detected by the detection optical fiber.
前記ファイバースコープは、前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面の向きが、前記ファイバースコープが前記真空容器に挿入される向きに対して傾くように変形可能である、請求項1に記載の温度測定装置。 The fiberscope according to claim 1, wherein the fiberscope is deformable so that the directions of the distal end surfaces of the irradiation optical fiber and the detection optical fiber are inclined with respect to the direction in which the fiberscope is inserted into the vacuum container. Temperature measuring device. 前記対象物の散乱光を受光する撮像装置をさらに備える、請求項1または2に記載の温度測定装置。 The temperature measuring device according to claim 1 or 2, further comprising an imaging device that receives scattered light from the object. 前記算出部は、前記検出用光ファイバーが検出した散乱光におけるストークス散乱光とアンチストークス散乱光との強度比から前記対象物の温度を算出する、請求項1または2に記載の温度測定装置。 The temperature measuring device according to claim 1 or 2, wherein the calculation unit calculates the temperature of the object from the intensity ratio of Stokes scattered light to anti-Stokes scattered light in the scattered light detected by the detection optical fiber. 真空容器の内部に照射用光ファイバーと検出用光ファイバーとが束ねられたファイバースコープを導入する導入ステップと、
前記照射用光ファイバーおよび前記検出用光ファイバーの先端面が対象物に対向するように前記ファイバースコープを変形させる変形ステップと、
前記照射用光ファイバーを介して、前記真空容器内に存在する前記対象物に向けてレーザ光を照射する照射ステップと、
前記検出用光ファイバーを介して、前記対象物に照射されたレーザ光の散乱光を検出する検出ステップと、
前記検出用光ファイバーが検出した散乱光に基づき、前記対象物の温度を算出する算出ステップと、を含む、温度測定方法。
an introduction step of introducing a fiberscope having an irradiation optical fiber and a detection optical fiber bundled together into the vacuum vessel;
a deformation step of deforming the fiberscope so that tip surfaces of the illumination optical fiber and the detection optical fiber face an object;
an irradiation step of irradiating the object present in the vacuum chamber with a laser beam via the irradiation optical fiber;
a detection step of detecting scattered light of the laser light irradiated onto the object via the detection optical fiber;
and calculating a temperature of the object based on the scattered light detected by the detection optical fiber.
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